Wenn man Geld einsparen will ist es aber nach einhelliger Expertenmeinung grundsätzlich eine gute Idee, wenn man teure Teile billiger macht und nicht billige Teile teurer. Vor allem musste die erste Stufe 5 mal so viel Masse anheben wie normale Raketen mit ähnlicher Nutzlast, weil nur ein fünftel der Masse des Orbiters auch Nutzlast ist. Die erste Stufe wurde damit zwar nicht ganz 5 mal so teuer, aber mit Sicherheit nicht billiger. Man hat also die billigen Teile teurer gemacht und musste dafür die Teile die man billiger machen wollte um so größer und teurer machen.
Natürlich hat das viele Leute skeptisch gemacht, ob man mit der Wiederverwendung von Raketen überhaupt Geld einsparen kann. Schließlich kann man immer auf das Shuttle zeigen und sagen: Damals hat man auch behauptet, man könne damit Geld einsparen und es wurde sogar teurer! Wieso sollte es heute anders sein? Ganz einfach: Weil man am teuersten Teil der Rakete Geld einspart und den Rest so lässt wie er ist. Selbst die erste Stufe wurde für die Landung nur minimal verändert – mit vier Landebeinen, Gitterflossen und größeren Stickstofftanks für die Kaltgasdüsen.
Außerdem steckt eine Rakete zusätzliche Masse in der ersten Stufe viel leichter weg, als in der zweiten Stufe. Jede Tonne zusätzliche Masse in der 2. Stufe führt dazu, dass die Nutzlast um eine Tonne sinkt. (Bei einer zweistufigen Rakete) In der ersten Stufe verliert man hingegen nur einen Bruchteil davon, weil man die zusätzliche Masse nicht mit in den Orbit schleppen muss. (Etwa 200kg weniger Nutzlast pro zusätzlicher Tonne in der 1. Stufe. Je nach Orbit und Nutzlast.)
Hatte ich erwähnt, dass es viel schwerer ist, eine zweite Stufe intakt zurück zur Erde zu bringen und dafür mehr zusätzliche Masse braucht als eine erste Stufe?
Nein. Die erste Stufe fliegt nur mit ungefähr 2km/s wenn sie abgetrennt wird. Die zweite Stufe muss dagegen von 8-10km/s abgebremst werden (je nach Orbit). Das entspricht der 4-5 fache Geschwindigkeit und damit der 16-25 fachen kinetischen Energie. Diese Energie wird beim Wiedereintritt in Wärme umgewandelt und das ist bei so hohen Geschwindigkeiten mit entsprechend größerem Aufwand und mehr Masse verbunden.
Die Wiederverwendung von Raketenstufen lohnt sich auf jeden Fall, wenn man an der richtigen Stelle anfängt. Natürlich hat sich Elon Musk das langfristige Ziel gesetzt, alle Teile wiederzuverwenden. Aber anstatt beim schwierigsten Teil anzufangen, fing SpaceX beim einfachsten an. Die grundsätzliche Wiederverwendbarkeit der Raketenstufen hat man schon beim Grasshopper Programm gesehen und die Haltbarkeit der Triebwerke stand auf dem Teststand auch nie in Frage.
Die Unterschiede sind so groß und das Programm aus physikalischer Sicht so viel vernünftiger, dass ein einfaches “beim Space Shuttle hat es auch nicht geklappt” längst nicht mehr als Grundlage für Zweifel an möglichen Einsparungen ausreicht.
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